黃春暉

摘 要：隨著人們生產(chǎn)方式和生活質(zhì)量的提升，對道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量要求也越來越高，所以在路橋建造完成后，需要采用檢測技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，保證路橋的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)性。該文根據(jù)路橋檢測和雷達(dá)檢測的要求進(jìn)行分析，對路橋檢測中雷達(dá)檢測技術(shù)在實(shí)際道路建設(shè)的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：路橋檢測 雷達(dá) 檢測技術(shù)

中圖分類號：TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（a）-0016-02

路橋的檢測工作是道路橋梁在建造完成后重要的養(yǎng)護(hù)部分，也是保證路橋長久使用的重要環(huán)節(jié)，同時道路管理人員隨時收集反映路面的數(shù)據(jù)，從而及時地進(jìn)行維護(hù)修復(fù)工作，保證路橋的正常使用。在所有的路橋檢技術(shù)當(dāng)中，雷達(dá)檢測技術(shù)因其檢測精度高、非?？焖佟①M(fèi)用相對較低等原因被廣泛運(yùn)用。

1 路橋雷達(dá)檢測技術(shù)簡介

路橋檢測是為了保證道路橋梁在建造完成后能夠正常運(yùn)行，而在所有的路橋檢測中，雷達(dá)檢測技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。雷達(dá)檢測是采用一種穿透力很強(qiáng)的寬帶高頻電磁波對路橋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描勘探。高頻電磁波的波幅范圍為100～1 000 MHz。在監(jiān)測當(dāng)中，當(dāng)電磁波振源通過自我激蕩產(chǎn)生一定的脈沖電磁波幅，再由天線固定成一個發(fā)射需要的角度將電磁波向檢測路基發(fā)射，電磁波分為兩部分工作，一部分在路面和空氣的界面上形成反射狀態(tài)，而另外一部分則是向路基下穿透?？諝獾慕殡姵?shù)為1，道路橋梁路基采用的材料介質(zhì)介電常數(shù)一般都比空氣大，所以發(fā)射電磁波后，路面上的材料會吸收穿透波的大部分能量，并產(chǎn)生折射現(xiàn)象。此折射角會地域電磁波入射角，由此和面層和基層截面相碰，電磁波又回到空氣中，形成一種循環(huán)的發(fā)射—反射—發(fā)射—反射。在發(fā)射折射的過程中，電磁波的損耗會因為路基和路面的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)的不同和混凝土是否產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象呈現(xiàn)不同的折射角度，電磁波的折射力度也會有所不同。

當(dāng)路面的介電常數(shù)小于基層的介電常數(shù)時，那么折射角就會比面層到基層的入射角小，如果面層的介電常數(shù)高，基層節(jié)點(diǎn)常數(shù)小時，那么折射角就會比面層的入射角度高，由此會引發(fā)再次折射，電磁波會深入到基層與路基的界面。相同的，電磁波其中一部分會向上反射，闖過面層進(jìn)入空氣中，電磁波的一次循環(huán)就完成了。同理可知，當(dāng)電磁波的另外一部分繼續(xù)向下深入時，那么能夠產(chǎn)生的折射角度與向上相同。當(dāng)然這些是建立在路基均質(zhì)無限并且沒有異物的情況下，這表示路橋的質(zhì)量較好，入射和反射的電磁波損耗不大，電磁波通過不斷循環(huán)才能將路面和路基部分的各類參數(shù)探測出。電磁波傳播的速度、形成以及時間與路橋的物理參數(shù)有著密切聯(lián)系，在了解電磁波傳播速度、行程及時間的情況下，就可以判斷出路橋異常物的位置以及路基的密實(shí)或松軟狀況、含水量、彈性模量以及材料的厚度等問題。

2 雷達(dá)監(jiān)測需求

2.1 檢測技術(shù)注意事項

在利用雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)實(shí)施路橋檢測時，首先要將裝有雷達(dá)設(shè)備的車輛或者器皿（一般為雷達(dá)保護(hù)箱）在已經(jīng)建設(shè)完成的路橋上來回的行駛，行駛速度均勻以保證雷達(dá)電磁波發(fā)送到路基和路面，能夠深入路橋結(jié)構(gòu)層中。所發(fā)射的探地雷達(dá)對電磁脈沖進(jìn)行發(fā)射時，可以在很短的時間內(nèi)透過路面，然后由無線接機(jī)將脈沖反射波接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時間和路面結(jié)構(gòu)層中的不連續(xù)電解質(zhì)常數(shù)的突變情況，一旦電介質(zhì)常數(shù)發(fā)生變化，那么說明該處就是兩種結(jié)構(gòu)層的截面。技術(shù)人員可以通過電磁波反射回來的速度和路橋建造材料的電介質(zhì)常數(shù)，將路面的損壞位置、程度及含水量和路橋各結(jié)構(gòu)的厚度計算出來。運(yùn)用雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)對路橋進(jìn)行檢測時，一般是針對裂縫、局部陷落、空洞、脫空等問題，且檢測的速度可以超過80 km/h的速度，探測的深度可以深達(dá)60 cm以下（一般路橋結(jié)構(gòu)的厚度）。

2.2 檢測技術(shù)要求

目前在國內(nèi)使用最為廣泛的雷達(dá)檢測設(shè)備包括1～4套雷達(dá)，這幾套雷達(dá)裝備主要包含數(shù)據(jù)采集和處理、后臺操作、電源、雷達(dá)檢測車4個方面，其中數(shù)據(jù)的采集與處理主要包括計算機(jī)、顯示屏、打印機(jī)（以上3種屬于遠(yuǎn)程控制設(shè)備）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和距離測量儀器等部分，這些是通過嵌入式的單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制，計算機(jī)能夠在操作界面上和外部的雷達(dá)監(jiān)測部分直接聯(lián)系，及時呈現(xiàn)監(jiān)測的結(jié)果，并尋求解決方案。后臺操作除了可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理外，還能進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢和新數(shù)據(jù)的錄入備份。在進(jìn)行路橋檢測的實(shí)際操作時，需要注意電磁波的檢測速度不可低于80 km/h，且是來回檢測，速度不超過320 km，檢測時間在2.5～4 h左右。為更好地檢測出路基路面的各種質(zhì)量問題，所以探測的深度不小于60 cm，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)則通過遠(yuǎn)程控制，可以隨時將探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析和存儲等。將數(shù)據(jù)分析后，系統(tǒng)可以將路基路面的剖面圖和三維圖等在顯示器上顯現(xiàn)并打印出來，針對出現(xiàn)問題的部分協(xié)商方案，進(jìn)行修復(fù)。

3 路橋檢測中雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

為更好地闡述路橋檢測中雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)際的路橋檢測過程進(jìn)行分析研究，該文以短脈沖雷達(dá)測定法監(jiān)測，短脈沖雷達(dá)測定法適用于新建或者改建過的路橋質(zhì)量和舊路加鋪路面設(shè)計的厚度調(diào)查。其優(yōu)勢在于檢測的精度很高、工作性質(zhì)亦比較穩(wěn)定，其要求如表1。

在使用此法進(jìn)行路橋雷達(dá)檢測時，需要注意以下幾個方面，檢測介質(zhì)常數(shù)對檢測的結(jié)果精確度影響較大，如果在檢測的介質(zhì)中所含水量不同會導(dǎo)致介電常數(shù)不同，晴天和雨天檢測同一路橋，檢測的數(shù)據(jù)存在差異，誤差最高可達(dá)到21%。所以檢測時，必須選擇溫度不高也無雨水的環(huán)境下，保證路基路面的含水率。因為檢測是通過雷達(dá)電磁波的反饋進(jìn)行的，所以雷達(dá)發(fā)射天線要根據(jù)路面厚度選定，比如厚度<10 cm時，宜選用頻率>2.5 GHz的天線，當(dāng)厚度是大于10 cm，小于25 cm時，則可以選用1.5 GHz的天線。當(dāng)然，檢測數(shù)據(jù)不能過多，每一標(biāo)段都應(yīng)進(jìn)行一次芯樣標(biāo)定或者取樣間距不宜超過5 km。

4 結(jié)語

由此可知，采用雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)對路橋進(jìn)行檢測時，需要根據(jù)路橋不同的結(jié)構(gòu)和作用及質(zhì)量參數(shù)，選用適合的方式進(jìn)行檢測。

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